CN102220140A - 液晶配向组合物及制造液晶显示装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液晶配向组合物以及使用该液晶配向组合物制造液晶显示装置的方法。该液晶配向组合物主要包含至少一杂环单体以及一压克力单体，该杂环单体与该压克力单体相互反应聚合形成一液晶配向层于该基板位于该液晶容置空间内的相对应的两个表面上。借此，该液晶显示装置制造时不需先于基板上设置配向层，有效减少了制造工序以及成本。

Description

液晶配向组合物及制造液晶显示装置的方法

技术领域

本发明涉及一种液晶配向组合物，尤其涉及一种具有杂环单体的液晶配向组合物。本发明还涉及一种制造液晶显示装置的方法。

背景技术

液晶配向技术为决定一台液晶显示装置所显示画面质量的关键技术。唯有液晶显示面板内的液晶材料具有稳定且均匀的初始排列，才能呈现高质量的画面。一般液晶显示装置内具有用来诱导液晶分子定向排列的薄层，称为液晶配向层(alignment layers)。

在工业工序上，常利用磨擦法(rubbing method)使液晶分子得以均匀排列，先将液晶配向层经过机械性磨擦，如均匀移动的毛绒布等，使液晶配向膜上产生平行排列的微沟槽，即可达到液晶分子的定向。目前使用于液晶显示装置的液晶配向层材料包括聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚酯、环氧树脂、聚胺酯、聚硅烷等。其中，最常见并普遍被使用的是聚酰亚胺(polyimide)。由于聚酰亚胺的分子因具有酰亚胺基(imide)，使高分子主链具有很高的刚硬性(rigidity)以及很强的分子间作用力，而具备极优异的均质性与耐久性，因此适合搭配磨擦法工艺的使用。使用机械性磨擦法加工具有成本低廉、工艺稳定、配向均匀度佳以及容易控制预倾角等优点，广泛使用于液晶面板的制造上。

传统制造液晶显示装置的过程，需先将液晶显示装置上的基板进行液晶配向处理，分别将两个基板清洗后，再进行将该基板的表面以液晶配向层材料进行处理，最后以磨擦法完成液晶配向工序。经过液晶配向处理后的基板，才能再进行组立、切割、液晶注入等工序。也就是说，为能使液晶显示装置上的基板具有配向能力，需先经过繁复的手续功法才得以使用，耗费相当的时间与加工成本。此外，在进行磨擦法处理液晶配向层时会产生静电与微尘，而破坏薄型晶体管或造成污染等，而降低液晶显示装置的质量。

目前已开发出一种多重垂直配向型液晶显示装置(Multi-domain Vertically Aligned Liquid Crystal Display，MVA-LCD)，其利用具有负诱电异方性型液晶和垂直方向的配向层相互组合以达到垂直配向的效果。此种液晶显示装置具有优异的对比度以及广视角，且其配向层可以不必进行前述磨擦法的处理，在制造方面更为简单，广泛被业界所接受。然而，该液晶显示装置仍需配置聚酰亚胺等种类的配向层，除了制造工序上的繁复度无法减少外，高价格的聚酰亚胺使得制造此类液晶显示装置的成本无法有效降低。

发明内容

本发明的主要目的，在于缩减液晶显示装置的工序，并降低制作所需成本。为实现上述目的，本发明提供了一种液晶配向组合物，其特征在于，包括：

一如下述式(I)的杂环单体：

其中，R₁、R₂、R₃分别选自下列式(I-a)、式(I-b)、式(I-c)及式(I-d)的官能基团所组成的群组：

其中，n为≥0的整数，m为≥1的整数，X₁为氢基或甲烷基；以及

一如下述式(II)的压克力单体：

其中，l为≥1的整数，该X₂为氢基或甲烷基。

该杂环单体与压克力单体的混合重量比介于1∶2.5与1∶50之间。此外，该液晶配向组合物还可具有一硬化起始剂。

本发明还提供一种制造液晶显示装置的方法，其特征在于，包括步骤：

a)提供两个相对应平行的基板，并于该两个基板之间形成一液晶容置空间；

b)于该液晶容置空间内密封一液晶材料以及液晶配向组合物，该液晶配向组合物包含如前述式(I)的杂环单体以及如前述式(II)的压克力单体；以及

c)将该液晶配向组合物聚合于该基板的位于该液晶容置空间内的相对应的两个表面上以形成一液晶配向层。

于本发明的另一实施例中，该方法介于步骤b)与步骤c)之间还具有一施加电压于该液晶组合物的步骤，使该液晶材料、该杂环单体以及该压克力单体均偏转至一预定方向，再经过步骤c)聚合形成垂直配向，来增强锚定力(anchoring force)。

其中，于步骤b)，该液晶组合物是以灌注法(Injection)或液晶滴下法(One Drop Fill，ODF)密封于该液晶容置空间中。而于步骤c)，该杂环单体与该压克力单体所示的聚合单体为能量光照射进行聚合反应，该能量光为可见光或紫外光。

由以上可知，本发明的液晶配向组合物及制造液晶显示装置的方法相较于现有技术达到的有益效果在于：

一、于本发明中，该杂环单体具有三个官能基，能提升锚定能力，可提高面板亮度以及对比，达到快速液晶垂直配向的反应。

二、基板不必先进行液晶配向处理才得以使用，大幅缩减了须预先将聚酰亚胺层材料设置于基板以及进行磨擦法所需要的时间。

三、此外，本发明亦避免使用磨擦法可能造成产品优良率下降的问题。

四、本发明还省略了聚酰亚胺层的设置，除了节省加工所需要的机械或耗材成本外，还有效降低了液晶显示装置的制作成本。

附图说明

图1-1至图1-4为本发明的制造液晶显示装置的方法的优选实施例的加工流程示意图。

附图标号说明

10a、10b.............基板

11a、11b.............偏光板

12a、12b.............导电层

13.............液晶容置空间

20.............液晶材料

30.............液晶配向层

31.............式(I)杂环单体

32.............式(II)压克力单体

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，现就配合附图说明如下：

本发明公开了一种液晶配向组合物，包括一如下述式(I)的杂环单体以及一如下述式(II)的压克力单体；

该式(I)的杂环单体：

其中，R₁、R₂、R₃分别选自下列式(I-a)、式(I-b)、式(I-c)及式(I-d)的官能基团所组成的群组，该R₁、R₂、R₃可为相同、相异或部分相同的官能基团：

其中，n为≥0的整数，m为≥1的整数，X₁为氢基或甲烷基；以及

该式(II)的压克力单体：

其中，l为≥1的整数，该X₂为氢基或甲烷基。

前述式(I)杂环单体与式(II)压克力单体的混合重量比介于1∶2.5与1∶50之间。

该式(I)杂环单体与式(II)压克力单体利用能量光照射相互聚合形成一种液晶配向聚合物，该能量光可为可见光或紫外光，该能量光照射强度≥0.1mj/cm²。为加速聚合反应，该式(I)杂环单体与式(II)压克力单体进行聚合反应前还可加入一硬化起始剂，尤其是一种紫外光硬化起始剂或可见光硬化起始剂。

此外，本发明还提供一种使用前述液晶配向组合物制造液晶显示装置的方法，得以广泛应用于多种液晶显示装置，如MVA(Multi-domain Vertical Alignment)、ASV(Advanced Super-V)、PVA(Patterned Vertical Alignment)、PSA(Polymer Stable Alignment)等广视角液晶显示装置。该制造液晶显示装置的方法包括步骤：

a)提供两个相对应平行的基板，并于该两个基板之间形成一液晶容置空间；

b)密封一液晶材料以及液晶配向组合物于该液晶容置空间内，该液晶配向组合物包含如前述式(I)的杂环单体以及如前述式(II)的压克力单体；以及

c)聚合该液晶配向组合物于该基板的位于该液晶容置空间内的相对应的两个表面上以形成一液晶配向层。

请参阅图1-1至图1-4所示，为本发明的制造液晶显示器的方法的优选实施例加工流程示意图。

首先，如图1-1所示，准备两个相对应平行的基板10a、10b，该基板10a、10b之间以多个球状粒子或支撑柱(图中未示)相隔，以形成一液晶容置空间13。该基板10a、10b上位于该液晶容置空间13内的相对应的两个表面设有导电层12a、12b分别电性连接于薄膜晶体管(图中未示)；该基板10a、10b的外侧则设有偏光板11a、11b。再者，如图1-2所示，该基板10a、10b之间的液晶容置空间13内密封一液晶组合物，该液晶组合物包括液晶材料20以及如式(I)的杂环单体31与式(II)的压克力单体32。该液晶组合物可以灌注法(Injection)或液晶滴下法(One Drop Fill，ODF)密封于该液晶容置空间13中。其中，该液晶材料20可为垂直配向液晶材料；该式(I)的杂环单体31对液晶材料20的重量百分比为0.1％至2％添加量，而该式(II)的压克力单体32对液晶材料20的重量百分比为0.5％至5％添加量。

将液晶材料20、式(I)的杂环单体31与式(II)的压克力单体32密封于该液晶容置空间13后，可利用该导电层12a、12b施以电压于该液晶组合物，使该液晶材料20、式(I)的杂环单体31与式(II)的压克力单体32均偏转至一预定方向，如图1-3所示。最后，将该式(I)的杂环单体31与式(II)的压克力单体32进行聚合反应，在该基板10a、10b位于该液晶容置空间13内的相对应的两个表面上形成液晶配向层30(如图1-4所示)。于本发明中，该式(I)的杂环单体31与式(II)的压克力单体32利用能量光照射相互聚合形成一种液晶配向聚合物，该能量光为可见光或紫外光，该能量光照射强度≥0.1mj/cm²。若欲缩短该式(I)杂环单体31与式(II)压克力单体32的聚合反应时间，于该式(I)杂环单体31与式(II)压克力单体32进行聚合反应前还可加入一硬化起 始剂(图中未示)以促进聚合反应，该硬化起始剂可为紫外光硬化起始剂或可见光硬化起始剂，且该硬化起始剂对液晶材料20的重量百分比为0.01％至1％添加量。

综上所述，本发明的液晶配向组合物及制造液晶显示装置的方法相较于现有技术达到的有益效果在于：

一、其中杂环单体具有三个官能基团，提供了较强的锚定力，以提高面板亮度以及对比，达到快速液晶垂直配向的反应。

二、相较于传统液晶显示装置的工艺，本发明借由该式(I)杂环单体与该式(II)压克力单体进行聚合反应后直接于基板上形成一液晶配向层，使该液晶材料得以达到配向的目的，简化了过去必须先将基板进行配向处理的程序，除了缩减制造液晶显示装置所需要的时间外，还因为不需设置传统聚酰亚胺配向层，节省了高昂的材料成本。

三、因不需使用磨擦法等机械性配向处理，不会产生静电与微尘，相对提高了产品的优良率。

以上已将本发明做一详细说明，惟以上所述者，仅为本发明的一优选实施例而已，当不能限定本发明实施的范围。即凡依本发明申请范围所作的均等变化与修饰等，皆应仍属本发明的专利涵盖范围内。

Claims (18)

1.一种液晶配向组合物，其特征在于，包括：

一如下述式(I)的杂环单体：

其中，R₁、R₂、R₃分别选自下列式(I-a)、式(I-b)、式(I-c)及式(I-d)的官能基团所组成的群组：

其中，n为≥0的整数，m为≥1的整数，X₁为氢基或甲烷基；以及

一如下述式(II)的压克力单体：

其中，l为≥1的整数，X₂为氢基或甲烷基。

2.根据权利要求1所述的液晶配向组合物，其特征在于，所述杂环单体与压克力单体的混合重量比介于1∶2.5与1∶50之间。

3.根据权利要求1所述的液晶配向组合物，其特征在于，还包含一硬化起始剂。

4.根据权利要求1或3所述的液晶配向组合物，其特征在于，所述杂环单体与压克力单体利用能量光照射进行聚合反应。

5.根据权利要求4所述的液晶配向组合物，其特征在于，所述能量光为可见光或紫外光。

6.根据权利要求4所述的液晶配向组合物，其特征在于，所述能量光的照射强度≥0.1mj/cm²。

7.一种制造液晶显示装置的方法，其特征在于，包括步骤：

提供两个相对应平行的基板(10a、10b)，并于所述两个基板(10a、10b)之间形成一液晶容置空间(13)；

于所述液晶容置空间(13)内密封一液晶材料(20)以及一液晶配向组合物，所述液晶配向组合物包含：

一如下述式(I)的杂环单体(31)：

其中，R₁、R₂、R₃分别选自下列式(I-a)、式(I-b)、式(I-c)及式(I-d)的官能基团所组成的群组：

其中，n为≥0的整数，m为≥1的整数，X₁为氢基或甲烷基；以及

一如下述式(II)的压克力单体(32)：

其中，l为≥1的整数，X₂为氢基或甲烷基；以及

将所述液晶配向组合物聚合于所述基板(10a、10b)的位于所述液晶容置空间(13)内的相对应的两个表面上以形成一液晶配向层(30)。

8.根据权利要求7所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于，还具有一施加电压于所述液晶组合物的步骤。

9.根据权利要求7所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于，所述液晶材料(20)以及所述液晶配向组合物通过灌注法密封于所述液晶容置空间(13)中。

10.根据权利要求7所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于，所述液晶材料(20)以及所述液晶配向组合物通过液晶滴下法密封于所述液晶容置空间(13)中。

11.根据权利要求7所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于，所述液晶材料(20)为垂直配向液晶材料。

12.根据权利要求7所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于，所述杂环单体(31)对液晶材料(20)的重量百分比为0.1％至2％添加量。

13.根据权利要求7所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于，所述压克力单体对液晶材料(20)的重量百分比为0.5％至5％添加量。

14.根据权利要求7所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于，于聚合所述液晶配向组合物前还加入一硬化起始剂。

15.根据权利要求14所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于，所述硬化起始剂对液晶材料(20)的重量百分比为0.01％至1％添加量。

16.根据权利要求7或14所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于，所述杂环单体(31)与压克力单体(32)利用能量光照射进行聚合反应。

17.根据权利要求16所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于，所述能量光为可见光或紫外光。

18.根据权利要求16所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于，所述能量光的照射强度≥0.1mj/cm²。

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